盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備和仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，包括：盾構(gòu)模型機(jī)，用以對盾構(gòu)機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的動作進(jìn)行實物仿真；傳感模擬器，用以對盾構(gòu)機(jī)的傳感器進(jìn)行計算機(jī)仿真，模擬施工對象和施工環(huán)境給盾構(gòu)機(jī)的反饋信息，以及盾構(gòu)機(jī)自身的狀態(tài)變化信息；系統(tǒng)控制臺，分別與所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器連接，用以供操作人員進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的模擬操作，還用以實現(xiàn)操作人員、所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器三者之間數(shù)據(jù)的交互反饋，本發(fā)明引入了盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器，其中盾構(gòu)模型機(jī)用于盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)和動作的實物仿真，傳感模擬器用于盾構(gòu)機(jī)各類傳感器的計算機(jī)仿真，模擬施工對象和施工環(huán)境給盾構(gòu)機(jī)的反饋信息。
【專利說明】盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備和仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，尤其涉及一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備和仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)大中城市地鐵建設(shè)逐漸進(jìn)入高潮，地鐵施工特別是地鐵隧道盾構(gòu)施工日益繁忙。由于地鐵隧道盾構(gòu)施工的環(huán)境非常復(fù)雜，地層地質(zhì)條件千差萬別，地下既有建筑基礎(chǔ)和管線縱橫交錯，施工難度很高，施工安全問題非常突出，對從業(yè)人員的要求非常高。因此，迫切需要培養(yǎng)隧道施工的技術(shù)人員，尤其是盾構(gòu)機(jī)的操作人員。盾構(gòu)機(jī)技術(shù)教學(xué)是實踐性很強(qiáng)的課程，單純依靠書面教材難以進(jìn)行具體直觀的教學(xué)表達(dá)，不利于培養(yǎng)學(xué)員的動手能力?？紤]到盾構(gòu)機(jī)造價昂貴、任務(wù)繁忙，以及施工安全，不宜以真實的機(jī)器在真實的施工環(huán)境中對學(xué)員進(jìn)行教學(xué)、培訓(xùn)?，F(xiàn)需要一種以實物仿真結(jié)合計算機(jī)仿真的組合仿真方法和設(shè)備，代替真實盾構(gòu)機(jī)和施工環(huán)境用于地下隧道建造技術(shù)教學(xué)和盾構(gòu)機(jī)操作實訓(xùn)。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以實物仿真結(jié)合計算機(jī)仿真的組合仿真方法和設(shè)備。
[0004]為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，包括:
[0005]盾構(gòu)模型機(jī)，用以對盾構(gòu)機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的動作進(jìn)行實物仿真；
[0006]傳感模擬器，用以對盾構(gòu)機(jī)的傳感器進(jìn)行計算機(jī)仿真，模擬施工對象和施工環(huán)境對盾構(gòu)機(jī)動作的反饋信息，以及盾構(gòu)機(jī)自身的狀態(tài)變化信息；
[0007]系統(tǒng)控制臺，分別與所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器連接，用以供操作人員進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的模擬操作，還用以實現(xiàn)操作人員、所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器三者之間數(shù)據(jù)的交互反饋。
[0008]所述系統(tǒng)控制臺至少包括供操作人員實現(xiàn)模擬操作的控制臺觸摸屏和控制臺操作板以及總控處理系統(tǒng)；
[0009]所述總控處理系統(tǒng)包括:
[0010]系統(tǒng)總控模塊，用以根據(jù)所述控制臺觸摸屏和控制臺操作板的輸入信息，生成動作指令；
[0011]數(shù)據(jù)管理模塊:用于存儲和管理盾構(gòu)機(jī)仿真施工的設(shè)備性能參數(shù)、施工控制參數(shù)和仿真運(yùn)算參數(shù)；
[0012]組合仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)總控模塊生成的動作指令、所述數(shù)據(jù)管理模塊存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)以及所述傳感模擬器和盾構(gòu)模型機(jī)反饋而來的數(shù)據(jù)生成動作仿真和施工仿真指令；
[0013]以及數(shù)據(jù)通訊模塊，用以實現(xiàn)所述組合仿真模塊與傳感模擬器以及盾構(gòu)模型機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]所述控制臺操作板設(shè)在一個立式控制箱內(nèi)。[0015]所述傳感模擬器包括:
[0016]模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0017]模擬器數(shù)據(jù)庫模塊，用以保存仿真算法參數(shù)和仿真運(yùn)算結(jié)果；
[0018]幾何量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中幾何量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；
[0019]物理量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中物理量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；
[0020]開關(guān)量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中開關(guān)量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；
[0021]仿真參數(shù)設(shè)置模塊，用以供操作人員輸入和修改所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的仿真參數(shù)。
[0022]所述傳感模擬器還包括教學(xué)管理模塊，用以對教學(xué)情況進(jìn)行記錄和分析，將記錄與分析結(jié)果存儲于所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中，并供相關(guān)人員查看。
[0023]所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊還用以保存系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄;
[0024]所述傳感模擬器還包括數(shù)據(jù)庫管理模塊，用以供相關(guān)人員對所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄進(jìn)行查閱、修改和刪除。
[0025]所述盾構(gòu)模型機(jī)通過一個模型機(jī)控制系統(tǒng)與所述系統(tǒng)控制臺連接，所述模型機(jī)控制系統(tǒng)包括:
[0026]模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述傳感模擬器以及系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0027]掘進(jìn)控制模塊；用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)的掘進(jìn)動作指令；
[0028]注液控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的模擬注漿裝置和模擬注水裝置的注液動作指令；
[0029]小車控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的運(yùn)輸小車的運(yùn)輸動作指令；
[0030]管片拼裝模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的管片拼裝機(jī)的拼裝動作指令；
[0031]以及液電驅(qū)動模塊，用以根據(jù)所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作。
[0032]所述模型機(jī)控制系統(tǒng)還包括安全控制模塊，用以檢測所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令，若無誤，根據(jù)無誤的動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若有誤，向所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出警報信息，并根據(jù)有誤的指令判斷是否適于實施指令；若適于實施，則依舊根據(jù)動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若不適于實施，則終止驅(qū)動。
[0033]所述盾構(gòu)模型機(jī)包括液電動力裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置，所述液電動力裝置分別與所述系統(tǒng)控制臺和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置連接。
[0034]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置包括沿水平方向依次布置模擬真實盾構(gòu)機(jī)出洞的洞門、發(fā)射架和平臺。
[0035]所述發(fā)射架上沿水平方向依次設(shè)有盾殼和管片，所述盾殼由切口環(huán)、支撐環(huán)和盾尾組成，所述切口環(huán)的后端與所述支撐環(huán)的前端連接，所述支撐環(huán)的后端與所述盾尾的前端連接，所述盾殼上設(shè)有供觀察盾殼內(nèi)部機(jī)構(gòu)的盾殼觀察窗，所述平臺上設(shè)有反力架、臺車和運(yùn)輸小車。
[0036]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括大刀盤、螺旋輸送機(jī)、管片拼裝機(jī)、雙梁、支撐桿、皮帶輸送機(jī)和單梁，所述切口環(huán)內(nèi)的空間通過一個胸板分隔成前、后兩部分，前部分空間中靠近所述洞門的位置設(shè)有所述大刀盤，前部分空間中所述大刀盤與胸板之間的空間為土倉，所述螺旋輸送機(jī)的前端安裝在所述切口環(huán)內(nèi)，所述支撐環(huán)內(nèi)部裝有經(jīng)簡化改進(jìn)的所述管片拼裝機(jī)，所述盾尾的后端與所述管片連接，所述雙梁的前端與所述支撐環(huán)連接，所述雙梁的后端與所述臺車相連，所述管片通過一個支撐桿與所述反力架連接，所述臺車上安裝有一個皮帶輸送機(jī)，所述臺車頂部安裝有單梁，所述單梁和雙梁上均裝有用于管片吊運(yùn)的起重機(jī)。
[0037]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置，所述液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置包括若干個液壓推進(jìn)油缸和位于所述臺車上且與所述液壓推進(jìn)油缸連接的液壓泵站，所述液壓推進(jìn)油缸一端與所述支撐環(huán)連接，另一端與所述管片連接，所述若干液壓頂推油缸包括無動力模型油缸與至少兩個真實油缸。
[0038]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個模擬注漿裝置，所述模擬注漿裝置包括模擬注漿管、注漿泵、泥漿箱，所述泥漿箱和所述注漿泵連接，且均設(shè)于所述臺車上，所述模擬注漿管以LED光帶制作，所述模擬注漿管的一端與所述注漿泵和泥漿箱連接，另一端依次穿過所述管片、盾尾、支撐環(huán)，連通至設(shè)于所述支撐環(huán)外側(cè)表面的注漿套。
[0039]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一套模擬注水裝置，所述模擬注水裝置包括模擬注水管、注水泵和水箱，所述注水泵和所述水箱設(shè)于所述臺車上，所述模擬注水管以LED光帶制作，所述模擬主水管的一端與所述注水泵和水箱連接，另一端依次穿過所述管片、盾尾、支撐環(huán)、切口環(huán)，連通至所述土倉和刀盤。
[0040]所述液電動力裝置至少包括與所述刀盤連接的電動機(jī)和變頻器，與所述螺旋輸送機(jī)連接的電動機(jī)和變頻器，與所述運(yùn)輸小車連接的電動機(jī)。
[0041]所述液電動力裝置還包括與所述若干液壓頂推油缸連接的油缸驅(qū)動裝置。
[0042]本發(fā)明還提供了一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真方法，包括如下步驟:
[0043]S01:操作人員通過仿真系統(tǒng)人機(jī)界面發(fā)出操作指令；
[0044]S02:系統(tǒng)控制單元接收指令，解析后將動作指令分別發(fā)給實物仿真單元和計算機(jī)仿真單元；
[0045]S03:所述實物仿真單元接收所述系統(tǒng)控制單元的動作指令后，據(jù)此驅(qū)動實物模型，使得所述實物模型運(yùn)行指令所要求的動作；所述實物模型中的傳感器、行程開關(guān)還將檢測到的信息反饋給所述系統(tǒng)控制單元；[0046]所述計算機(jī)仿真單元對所述系統(tǒng)控制單元的動作指令進(jìn)行物理量、開關(guān)量和幾何量的仿真運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制單元；
[0047]此外，所述計算機(jī)仿真單元還根據(jù)所述系統(tǒng)控制單元的動作指令所要求動作的時序關(guān)系，以及用戶預(yù)設(shè)的事件規(guī)則，進(jìn)行事件邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算得到的開關(guān)量反饋給系統(tǒng)控制單兀；
[0048]S04:所述系統(tǒng)控制單元接收所述實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，完成一輪閉環(huán)運(yùn)算，修正下一步動作的控制參數(shù)，以及將要發(fā)出的下一步動作指令；
[0049]同時，所述系統(tǒng)控制單元將計算機(jī)仿真單元反饋的信息傳輸?shù)剿鰧嵨锓抡鎲卧?，所述實物仿真單元?jù)此進(jìn)行運(yùn)行；
[0050]所述系統(tǒng)控制單元還將實物仿真單元反饋的信息轉(zhuǎn)發(fā)給計算機(jī)仿真單元，使得所述計算機(jī)仿真單元修正仿真的誤差。
[0051]S05:系統(tǒng)控制單元將實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，以及閉環(huán)運(yùn)算的結(jié)果，通過人機(jī)界面反饋給操作人員。
[0052]S06:重復(fù)步驟S01至S05，進(jìn)行其他動作的操作仿真。
[0053]本發(fā)明引入了盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器，其中盾構(gòu)模型機(jī)用于盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)和動作的實物仿真，傳感模擬器用于對盾構(gòu)機(jī)各類傳感器的計算機(jī)仿真，模擬施工對象和施工環(huán)境給盾構(gòu)機(jī)的反饋信息，具體來說傳感模擬器可以對施工對象、施工環(huán)境以及施工環(huán)境和施工對象在盾構(gòu)機(jī)作用下發(fā)生的變化的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，還可以對盾構(gòu)機(jī)受到施工對象、施工環(huán)境反作用而引起自身狀態(tài)變化的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。同時，盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器之間還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸，使得仿真的結(jié)果互相影響，從而將盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)一步提高仿真的效果。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還利用一個系統(tǒng)控制臺實現(xiàn)了人機(jī)交互，使得操作人員可以在與現(xiàn)實盾構(gòu)相仿的環(huán)境下實施操作訓(xùn)練。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本發(fā)明一實施例中盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖2是本發(fā)明一實施例中系統(tǒng)控制臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖3是本發(fā)明一實施例中模擬機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖4是本發(fā)明一實施例中傳感模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖5是本發(fā)明一實施例中機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖6是本發(fā)明一實施例中盾殼的俯視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0060]在圖5、6中，1一洞門；2—大刀盤；3—切口環(huán)；4一土倉；5—胸板；6—支撐環(huán)；7—液壓頂推油缸；8—盾尾；9一激光祀標(biāo)；10—管片拼裝機(jī)；11 一螺旋機(jī)；12—管片；13—雙梁；14一支撐桿；15—單梁；16—皮帶輸送機(jī)；17—臺車；18—測量吊架；19一測量坐標(biāo)基準(zhǔn)點；20—測量高程基準(zhǔn)點；21—反力架；22—運(yùn)輸小車；23—發(fā)射架；24—模擬注漿管；25—模擬注水管；26—泥衆(zhòng)箱；27—水箱；28—注衆(zhòng)泵；29—注水泵；30 —電動葫蘆；31—電動葫蘆軌道梁；32—井口 ；33—注漿套；34—盾殼觀察窗。
【具體實施方式】
[0061]以下將結(jié)合圖1至圖6對本發(fā)明提供的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備和方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，其為本發(fā)明可選的實施例，可以認(rèn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不改變本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和潤色。
[0062]抽象來說，盾構(gòu)機(jī)仿真的主要內(nèi)容為結(jié)構(gòu)仿真、動作仿真，以及施工仿真。
[0063]結(jié)構(gòu)仿真、動作仿真可以采用實物仿真的方法，以實物模型模仿盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)和動作。施工仿真是對施工對象、施工環(huán)境在盾構(gòu)機(jī)作用下發(fā)生變化的仿真，以及盾構(gòu)機(jī)受到施工對象、施工環(huán)境反作用而引起自身狀態(tài)變化的仿真。真實盾構(gòu)機(jī)在施工中，是通過各類傳感器來檢測和接受這些變化信息的，而實物模型難以布置在真實環(huán)境或近似環(huán)境中進(jìn)行掘進(jìn)施工，因此接收不到類似的變化信息。于是需要通過計算機(jī)仿真來模擬相應(yīng)的傳感器，向盾構(gòu)機(jī)仿真模型發(fā)送類似的變化信息，這樣才能實現(xiàn)完整的盾構(gòu)機(jī)仿真。因此，對盾構(gòu)機(jī)的仿真采用實物仿真為主、計算機(jī)仿真為輔的組合方法進(jìn)行。
[0064]具體到本實施例中，請參考圖1，本實施例提供了一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，包括:
[0065]盾構(gòu)模型機(jī)，用以對盾構(gòu)機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的動作進(jìn)行實物仿真；進(jìn)一步的，其可用于根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺傳輸而來的操作指令，運(yùn)行盾構(gòu)機(jī)動作和功能，并將其傳感器、行程開關(guān)的檢測信息反饋給所述系統(tǒng)控制臺，并通過所述系統(tǒng)控制臺，與所述傳感模擬器進(jìn)行間接數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)與真實盾構(gòu)機(jī)相似的閉環(huán)控制。在本實施例中，系統(tǒng)控制臺與盾構(gòu)模型機(jī)連接，采用ControllerLink通訊方式。系統(tǒng)控制臺與傳感模擬器連接，采用RS232串口通訊方式。
[0066]傳感模擬器，用以對盾構(gòu)機(jī)的傳感器進(jìn)行計算機(jī)仿真，即模擬生成盾構(gòu)機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)，從而模擬出施工對象和施工環(huán)境對盾構(gòu)機(jī)動作的反饋信息，以及盾構(gòu)機(jī)自身的狀態(tài)變化信息；進(jìn)一步的，其可用于根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺傳輸而來的操作指令和所述盾構(gòu)模型機(jī)反饋信息，進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)、施工對象、施工環(huán)境的仿真運(yùn)算，模擬真實盾構(gòu)機(jī)的各類傳感器將仿真運(yùn)算結(jié)果反饋給所述系統(tǒng)控制臺，還通過所述系統(tǒng)控制臺轉(zhuǎn)送給所述盾構(gòu)模型機(jī)。
[0067]系統(tǒng)控制臺，分別與所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器連接，用以供操作人員進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的模擬操作，還用以實現(xiàn)操作人員、所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器三者之間數(shù)據(jù)的交互反饋；進(jìn)一步的，其可用于供操作人員根據(jù)從所述盾構(gòu)模型機(jī)和所述傳感模擬器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并將操作指令傳輸給所述盾構(gòu)模型機(jī)和所述傳感模擬器，并采集所述盾構(gòu)模型機(jī)反饋的傳感檢測信息，以及所述傳感模擬器反饋的模擬運(yùn)算信息，還能夠?qū)崿F(xiàn)所述盾構(gòu)模型機(jī)與所述傳感模擬器之間的間接數(shù)據(jù)交換，從而形成多回路閉環(huán)控制。
[0068]可以看出，本發(fā)明為了實現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的仿真，使用了一種組合仿真的理念，一方面采用了實物仿真，其設(shè)備為所述的盾構(gòu)模型機(jī)，另一方面則采用計算機(jī)仿真，其設(shè)備是所述的傳感模擬器，本發(fā)明中，實物仿真與計算機(jī)仿真組合使用，以達(dá)到最佳的盾構(gòu)模擬效果。該套組合方式是以實物仿真為主，計算機(jī)仿真為輔，即由傳感模擬器為盾構(gòu)模型機(jī)提供各類傳感器的模擬信息，從而實現(xiàn)完整的盾構(gòu)機(jī)仿真方案。
[0069]所述系統(tǒng)控制臺至少包括供操作人員實現(xiàn)模擬操作的控制臺觸摸屏和控制臺操作板以及總控處理系統(tǒng)；
[0070]所述總控處理系統(tǒng)包括:
[0071]系統(tǒng)總控模塊，用以根據(jù)所述控制臺觸摸屏和控制臺操作板的輸入信息，生成動作指令；其與控制臺操作板、控制臺觸摸屏、組合仿真模塊連接，還可用于根據(jù)控制臺操作板和控制臺觸摸屏的輸入，實施系統(tǒng)啟停、動作控制、流程控制、安全控制等功能。所述系統(tǒng)總控模塊發(fā)出相應(yīng)的指令給組合仿真模塊，驅(qū)動盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器，同時將有關(guān)信息發(fā)給控制臺操作板和控制臺觸摸屏，供操作人員觀看使用。
[0072]數(shù)據(jù)管理模塊:用于存儲和管理盾構(gòu)機(jī)仿真施工的設(shè)備性能參數(shù)、施工控制參數(shù)和仿真運(yùn)算參數(shù)。所述數(shù)據(jù)管理模塊與控制臺觸摸屏、組合仿真模塊連接，用于管理系統(tǒng)的設(shè)備性能參數(shù)、施工控制參數(shù)和仿真運(yùn)算參數(shù)等數(shù)據(jù)，供組合仿真模塊使用，還用于保存系統(tǒng)運(yùn)行日志等數(shù)據(jù)。操作者可以通過控制臺觸摸屏設(shè)置和修改系統(tǒng)的設(shè)備性能參數(shù)、施工控制參數(shù)和仿真運(yùn)算參數(shù)等數(shù)據(jù)。
[0073]在本實施例中，所述設(shè)備性能參數(shù)主要是指:
[0074]盾構(gòu)截面直徑:也就是盾殼截面的直徑，決定了掘進(jìn)隧道斷面的大小。
[0075]隧道管片長度:一節(jié)管片的長度。
[0076]刀盤分級速度:刀盤轉(zhuǎn)速分5級，每級速度數(shù)值。
[0077]刀盤最大扭矩:是刀盤扭矩的上限，超過了就是過載。
[0078]螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速范圍:螺旋機(jī)的最大、最小轉(zhuǎn)動速度，可以無級變速。
[0079]出土閘門開關(guān)時間:出土閘門從全關(guān)到全開的時間。
[0080]推進(jìn)缸最大行程:推進(jìn)油缸能伸出的最大長度。
[0081]上推進(jìn)油缸凹進(jìn)長度:上部推進(jìn)油缸安裝位置比其他油缸要凹進(jìn)一些。
[0082]拼裝機(jī)最大升降高度:拼裝機(jī)升高、降低的界限。
[0083]拼裝機(jī)最大伸縮長度:拼裝機(jī)伸出、縮進(jìn)的界限。
[0084]拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)速度:拼裝機(jī)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的速度。
[0085]拼裝機(jī)升降速度:拼裝機(jī)上升、下降的速度。
[0086]拼裝機(jī)伸縮速度:拼裝機(jī)伸出、縮進(jìn)的速度。
[0087]注漿箱容量:注漿箱容積大小。
[0088]泥水箱容量:注泥、注水箱容積大小。
[0089]所述施工控制參數(shù)主要是指:
[0090]土壓力設(shè)定值:盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時正面土壓力的控制值。
[0091]土壓力上限、下限:土壓力不能超過的上、下界限。
[0092]螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速:螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)動速度。
[0093]出土閘門開度:出土閘門打開的程度，以百分比表示。
[0094]推進(jìn)油缸速度:推進(jìn)油缸伸出的快慢。
[0095]注泥注水注漿流量:注泥、注水、注漿的快慢。
[0096]水平軸線偏差上限:盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時水平軸線偏差的界限。
[0097]機(jī)身傾斜角差上限:盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時機(jī)身傾斜角度偏差的界限。
[0098]機(jī)身側(cè)滾角差上限:盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時機(jī)身側(cè)滾角度偏差的界限。
[0099]所述仿真運(yùn)行參數(shù)主要是指:
[0100]對象三維坐標(biāo):XYZ三維坐標(biāo)。
[0101]對象三維朝向:ΧΥΖ三維坐標(biāo)。
[0102]對象位移形式:平移、滾動、轉(zhuǎn)動等。[0103]對象位移量:位移的距離。
[0104]對象位移速度:位移的快慢。
[0105]仿真加速系數(shù):實際對象變化很慢時，計算機(jī)仿真需要加快的倍數(shù)。
[0106]軸線糾偏系數(shù):為適當(dāng)改善視覺效果，模擬掘進(jìn)軸線糾偏時的加速系數(shù)。
[0107]水平糾偏系數(shù):為適當(dāng)改善視覺效果，模擬機(jī)身傾斜糾偏時的加速系數(shù)。
[0108]傾斜糾偏系數(shù):為適當(dāng)改善視覺效果，模擬機(jī)身側(cè)滾糾偏時的加速系數(shù)。
[0109]組合仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)總控模塊生成的動作指令、所述數(shù)據(jù)管理模塊存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)以及所述傳感模擬器和盾構(gòu)模型機(jī)反饋而來的數(shù)據(jù)生成動作仿真和施工仿真指令；具體來說，其與系統(tǒng)總控模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊連接，用于接收系統(tǒng)總控模塊發(fā)出的指令，接收數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)膶嵨锓抡嫘畔⒑陀嬎銠C(jī)仿真信息，根據(jù)組合仿真邏輯，以及數(shù)據(jù)庫里存儲的仿真參數(shù)，發(fā)出動作仿真和施工仿真指令，通過數(shù)據(jù)通訊模塊分別發(fā)給盾構(gòu)機(jī)模型和傳感模擬器，實現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的完整仿真。
[0110]以及數(shù)據(jù)通訊模塊，用以實現(xiàn)所述組合仿真模塊與傳感模擬器以及盾構(gòu)模型機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；其分別與盾構(gòu)模型機(jī)、傳感模擬器、組合仿真模塊連接，用于實現(xiàn)系統(tǒng)控制臺與盾構(gòu)模型機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，以及系統(tǒng)控制臺與傳感模擬器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0111]從具體設(shè)備上來說，所述控制臺操作板設(shè)在一個立式控制箱內(nèi)。立式控制箱內(nèi)還裝有PLC可編程控制器，控制箱上還裝有工業(yè)控制觸摸屏。立式控制箱內(nèi)設(shè)有立式箱體、操作面板、控制電路、機(jī)架線架、電源裝置等。PLC可編程控制器中可以包括CPU模塊、輸入輸出模塊、通訊模塊、控制軟件等。工業(yè)控制觸摸屏可以包括觸摸屏和設(shè)于其中的監(jiān)控軟件等。正是這些所有設(shè)備的結(jié)合使用才實現(xiàn)了系統(tǒng)控制臺各功能模塊的有機(jī)運(yùn)作。
[0112]根據(jù)真實盾構(gòu)機(jī)的性能參數(shù)、運(yùn)行規(guī)律和施工環(huán)境的性狀及其變化規(guī)律，本發(fā)明可以進(jìn)行計算機(jī)仿真運(yùn)算。通過幾何量仿真、物理量仿真、開關(guān)量仿真，模仿盾構(gòu)機(jī)的各類傳感器，模擬出施工對象和施工環(huán)境的反饋信息，以及盾構(gòu)機(jī)自身的狀態(tài)變化信息。
[0113]其中，幾何量仿真主要模仿盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行中的超挖刀狀態(tài)、出土閘門開度、推進(jìn)油缸伸縮長度、隧道管片位置、掘進(jìn)距離、掘進(jìn)軸線偏差、機(jī)身傾斜角、機(jī)身側(cè)轉(zhuǎn)角等，用于模擬盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行姿態(tài)。
[0114]物理量仿真主要模仿盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行中的刀盤扭矩、土壓力、螺旋機(jī)壓力、推進(jìn)泵站壓力、推進(jìn)油缸推力、注漿壓力等，用于模擬盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行情況和施工環(huán)境情況。
[0115]開關(guān)量仿真主要模仿盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行中的設(shè)備過載、設(shè)備故障、物料欠缺等，用于模擬盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行和施工中可能發(fā)生的事件。
[0116]在組合仿真系統(tǒng)中，計算機(jī)仿真可以得到實物模型反饋的檢測信息，修正幾何量、物理量和開關(guān)量仿真過程的誤差。
[0117]故而，本實施例中，請參考圖4，所述傳感模擬器包括:
[0118]模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)與盾構(gòu)模型機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0119]模擬器數(shù)據(jù)庫模塊，用以保存?zhèn)鞲心M器的仿真算法參數(shù)和仿真運(yùn)算結(jié)果；所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊還用以保存系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄。所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊是一種小型數(shù)據(jù)庫，名稱為MYSQL，存儲的數(shù)據(jù)包括:各類仿真算法參數(shù)、每次仿真運(yùn)算結(jié)果、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄、教學(xué)作業(yè)記錄等。其中的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)是指:用戶名冊、用戶權(quán)限、教師和學(xué)員的姓名、單位等基本信息，以及各種技術(shù)術(shù)語、管理信息的數(shù)據(jù)詞典等。
[0120]所述傳感模擬器還包括數(shù)據(jù)庫管理模塊，用以供相關(guān)人員對所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄進(jìn)行查閱、修改和刪除。所述數(shù)據(jù)庫管理模塊可以是對MYSQL數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄、教學(xué)作業(yè)記錄等數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱、修改、刪除的軟件。
[0121 ] 所述傳感模擬器還包括:
[0122]幾何量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中幾何量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；具體來說，其與模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)庫模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)膭幼鞣抡嬷噶?，根?jù)數(shù)據(jù)庫存儲的仿真參數(shù)，進(jìn)行幾何量仿真運(yùn)算，將運(yùn)算得到的超挖刀狀態(tài)、出土閘門開度、推進(jìn)油缸伸縮長度、隧道管片位置、掘進(jìn)距離、掘進(jìn)軸線偏差、機(jī)身傾斜角、機(jī)身側(cè)轉(zhuǎn)角等信息，經(jīng)由數(shù)據(jù)通訊模塊反饋給系統(tǒng)控制臺，并存儲入數(shù)據(jù)庫。
[0123]物理量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中物理量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；具體來說，其與模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)庫模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)膭幼鞣抡嬷噶睿鶕?jù)模擬器數(shù)據(jù)庫模塊存儲的仿真參數(shù)，進(jìn)行物理量仿真運(yùn)算，將運(yùn)算得到的刀盤扭矩、土壓力、螺旋機(jī)壓力、推進(jìn)泵站壓力、推進(jìn)油缸推力、注漿壓力等信息，經(jīng)由數(shù)據(jù)通訊模塊反饋給系統(tǒng)控制臺，并存儲入模擬器數(shù)據(jù)庫1吳塊。
[0124]開關(guān)量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中開關(guān)量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；具體來說，其與模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊、模擬器數(shù)據(jù)庫模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)膭幼鞣抡嬷噶?，根?jù)模擬器數(shù)據(jù)庫模塊存儲的仿真參數(shù)，進(jìn)行開關(guān)量仿真運(yùn)算，將運(yùn)算得到的設(shè)備過載、設(shè)備故障、物料欠缺等信息，經(jīng)由數(shù)據(jù)通訊模塊反饋給系統(tǒng)控制臺，并存儲入模擬器數(shù)據(jù)庫模塊。
[0125]仿真參數(shù)設(shè)置模塊，用以供操作人員輸入和修改所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的仿真參數(shù)；進(jìn)一步的，所述仿真參數(shù)設(shè)置模塊可以是對MYSQL數(shù)據(jù)庫中的仿真算法參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或修改的軟件；
[0126]所述傳感模擬器還包括教學(xué)管理模塊，用以對教學(xué)情況進(jìn)行記錄和分析，將記錄與分析結(jié)果存儲于所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中，并供相關(guān)人員查看。為了進(jìn)行仿真系統(tǒng)的教學(xué)管理，在傳感模擬器中設(shè)立教學(xué)管理模塊，供教師、考官等人員使用。教學(xué)管理模塊與模擬器數(shù)據(jù)庫模塊連接，具有教學(xué)要求設(shè)置、教學(xué)作業(yè)記錄、教學(xué)記錄查詢、教學(xué)情況分析等功能。
[0127]所述傳感模擬器可以通過傳感模擬器用戶界面與操作人員實現(xiàn)數(shù)據(jù)的人機(jī)交互。在實體設(shè)備上，傳感模擬器采用一臺PC計算機(jī)，帶有RS232接口，內(nèi)裝盾構(gòu)機(jī)傳感模擬軟件，將軟件與其他設(shè)備相結(jié)合，使得各功能模塊能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
[0128]所述盾構(gòu)模型機(jī)通過一個模型機(jī)控制系統(tǒng)與所述系統(tǒng)控制臺連接，請參考圖3，所述模型機(jī)控制系統(tǒng)包括:
[0129]模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述傳感模擬器以及系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0130]掘進(jìn)控制模塊；用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)的掘進(jìn)動作指令；具體來說，其與模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊、安全控制模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)闹鳈C(jī)控制指令，發(fā)出刀盤掘削、液壓推進(jìn)、螺旋排土、渣土輸送等動作命令，經(jīng)安全控制模塊驗證后實施；
[0131]注液控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的模擬注漿裝置和模擬注水裝置的注液動作指令；具體來說，其與模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊、安全控制模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)淖⒁嚎刂浦噶睿l(fā)出同步注漿、注水、注脂等動作驅(qū)動命令，經(jīng)安全控制模塊驗證后實施；
[0132]小車控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的運(yùn)輸小車的運(yùn)輸動作指令；具體來說，其與模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊、安全控制模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)男≤嚳刂浦噶睿l(fā)出運(yùn)輸小車的啟動、停止、前進(jìn)、后退等動作驅(qū)動命令，經(jīng)安全控制模塊驗證后實施；
[0133]管片拼裝模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的管片拼裝機(jī)的拼裝動作指令；具體來說，其與模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊、安全控制模塊連接，用于接收系統(tǒng)控制臺發(fā)出、經(jīng)數(shù)據(jù)通訊模塊傳輸?shù)墓芷囱b指令，發(fā)出管片拼裝機(jī)的啟動、停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降等動作命令，經(jīng)安全控制模塊驗證后實施；
[0134]以及液電驅(qū)動模塊，用以根據(jù)所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作。
[0135]所述模型機(jī)控制系統(tǒng)還包括安全控制模塊，用以檢測所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令，若無誤，根據(jù)無誤的動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若有誤，向所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出警報信息，并根據(jù)有誤的指令判斷是否適于實施指令；若適于實施，則依舊根據(jù)動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若不適于實施，則終止驅(qū)動。所述安全控制模塊與主機(jī)控制、注液控制、小車控制、管片拼裝等模塊，以及傳感檢測模塊、液電驅(qū)動模塊連接，用于對主機(jī)控制、注液控制、小車控制、管片拼裝等模塊發(fā)出的動作驅(qū)動命令，進(jìn)行連鎖、邊界、故障等條件檢測，檢測無誤的，發(fā)給液電驅(qū)動模塊；檢測有誤的，向系統(tǒng)控制臺發(fā)出報警信息，并根據(jù)錯誤類別和應(yīng)對策略，決定是否終止液電驅(qū)動。
[0136]所述模型機(jī)控制系統(tǒng)還包括傳感器檢測模塊，與數(shù)據(jù)通訊模塊、盾構(gòu)模型機(jī)連接，用于周期巡檢盾構(gòu)模型機(jī)中各傳感器、行程開關(guān)，將有關(guān)信息經(jīng)由數(shù)據(jù)通訊模塊反饋給系統(tǒng)控制臺。本發(fā)明中，雖然存在模擬處理器進(jìn)行模擬，但對于盾構(gòu)模型機(jī)的運(yùn)作，依舊還可設(shè)置與其動作相匹配的傳感器、行程開關(guān)等對盾構(gòu)模型機(jī)的運(yùn)作狀況進(jìn)行檢測，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。具體有關(guān)傳感器和行程開關(guān)的布置，可根據(jù)盾構(gòu)模型機(jī)的具體結(jié)構(gòu)與動作情況進(jìn)行設(shè)置，本實施例在后文中亦對此有具體的列舉。
[0137]所述模型機(jī)控制系統(tǒng)在設(shè)備上可以包括PLC可編程控制器和變頻器，從而實現(xiàn)以上的各功能模塊。
[0138]所述盾構(gòu)模型機(jī)包括液電動力裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置，所述液電動力裝置分別與所述系統(tǒng)控制臺和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置連接。
[0139]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置按真實盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)、裝置和參數(shù)，以縮小比例制作盾構(gòu)機(jī)的實物模型，同時其在結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)上根據(jù)教學(xué)特點和部署條件作了部分簡化或省略。實物模型的結(jié)構(gòu)和動作，與真實盾構(gòu)機(jī)相同或近似，可以達(dá)到盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)仿真、動作仿真的效果。
[0140]請著重參考圖5，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置在所述底樓空間沿水平方向依次布置模擬真實盾構(gòu)機(jī)出洞的洞門1、發(fā)射架23和平臺。
[0141]所述發(fā)射架23上沿水平方向依次設(shè)有盾殼和管片12，所述盾殼由切口環(huán)3、支撐環(huán)6和盾尾8組成，所述切口環(huán)3的后端與所述支撐環(huán)6的前端連接，所述支撐環(huán)6的后端與所述盾尾8的前端連接，請參考圖6，所述盾殼上設(shè)有供觀察盾殼內(nèi)部機(jī)構(gòu)的盾殼觀察窗34，其為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述平臺上設(shè)有反力架21、臺車17和運(yùn)輸小車22。其中的“依次”即為從靠近洞門1 一端至遠(yuǎn)離洞門1 一端，亦即如圖5所示的由左至右，前端是指靠近門洞1的一端，后端是指遠(yuǎn)離門洞1的一端，該種描述符合盾構(gòu)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點，本領(lǐng)域的技術(shù)人員面對此描述也不可能產(chǎn)生歧義。
[0142]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括大刀盤2、螺旋輸送機(jī)11、管片拼裝機(jī)10、雙梁13、支撐桿14、皮帶輸送機(jī)16和單梁15，所述切口環(huán)3內(nèi)的空間通過一個胸板5分隔成前、后兩部分，前部分空間中靠近所述洞門1的位置設(shè)有所述大刀盤2，前部分空間中所述大刀盤與胸板5之間的空間為土倉4，所述螺旋輸送機(jī)11的前端安裝在所述切口環(huán)3內(nèi)，所述支撐環(huán)6內(nèi)部裝有的所述管片拼裝機(jī)10，與現(xiàn)有技術(shù)中的管片拼裝機(jī)相比，該管片拼裝機(jī)10為經(jīng)簡化改進(jìn)的設(shè)備，所述盾尾8的后端與所述管片12連接，所述雙梁13的前端與所述支撐環(huán)6連接，所述雙梁13的后端與所述臺車17相連，所述管片12通過一個支撐桿14與所述反力架21連接，所述臺車17上安裝有一個皮帶輸送機(jī)16，所述臺車17頂部安裝有單梁15，所述單梁15和雙梁13上均裝有用于管片吊運(yùn)的起重機(jī)(圖未示)。本實施例中所說的前端是指靠近所述洞門1的一端，所說的后段是指遠(yuǎn)離所述洞門1的一端，亦即通常盾構(gòu)的前端與后端。
[0143]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置，所述液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置包括若干個液壓推進(jìn)油缸和位于所述臺車17上且與所述液壓推進(jìn)油缸連接的液壓泵站，所述液壓推進(jìn)油缸一端與所述支撐環(huán)6連接、另一端與所述管片12連接，所述若干液壓頂推油缸包括無動力模型油缸與至少兩個真實油缸。當(dāng)管片安裝完成后，液壓頂推油缸7的一端頂住已經(jīng)安裝完成的管片，另一端用以頂進(jìn)支撐環(huán)4，進(jìn)而推動盾構(gòu)模型前進(jìn)，所述液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置還包括油管以及連接部件等(圖未示)，用于掘進(jìn)作業(yè)時推動盾構(gòu)模型前進(jìn)，模擬真實盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)施工，并在操作后可以使盾構(gòu)模型回復(fù)到起始位置，從而可以反復(fù)運(yùn)行。所述液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置旨在模擬這一過程中的動作。
[0144]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個模擬注漿裝置，所述模擬注漿裝置包括模擬注漿管
24、注漿泵28、注漿套33和泥漿箱26，所述泥漿箱26和所述注漿泵28連接，且均設(shè)于所述臺車17上，所述注漿套33設(shè)于所述支撐環(huán)6的外側(cè)表面，所述模擬注漿管24以LED光帶制作，所述模擬注漿管24的一端與所述注漿泵28和泥漿箱26連接，另一端依次穿過所述管片12、盾尾8、支撐環(huán)6，連通至所注漿套33。這里所稱的依次即為從遠(yuǎn)離洞門1 一端至靠近洞門1 一端的方向，亦即如圖5所示的由右至左。
[0145]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一套模擬注水裝置，所述模擬注水裝置包括模擬注水管
25、注水泵29和水箱27，所述注水泵29和所述水箱27設(shè)于所述臺車17上，所述模擬注水管25以LED光帶制作，所述模擬主水管25的一端與所述注水泵和水箱連接，另一端依次穿過所述管片12、盾尾8、支撐環(huán)6、切口環(huán)，連通至所述土倉。這里所稱的依次即為從遠(yuǎn)離洞門1 一端至靠近洞門1 一端的方向，亦即如圖5所示的由右至左。
[0146]注漿和注水裝置在真實的盾構(gòu)機(jī)中的作用是將盾構(gòu)機(jī)周圍的縫隙填入漿和水，進(jìn)而防止土的沉降等問題，本實施例中，所述模擬注漿裝置包括在支撐環(huán)6外表面安裝的若干道注漿套，其中至少1道注漿套采用LED光帶，以燈光流動來演繹盾構(gòu)掘進(jìn)施工中的同步注漿的情況，LED光帶模擬注漿注水管道，在控制系統(tǒng)的操縱下，以移動燈光來模擬盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中的注漿流、注水流。
[0147]所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個施工測量系統(tǒng)，所述掘進(jìn)施工測量系統(tǒng)包括測量吊架18、測量儀(圖未示)、測量坐標(biāo)基準(zhǔn)點19、測量高程基準(zhǔn)點20和一個激光靶標(biāo)9，所述測量儀位于所述測量吊架18內(nèi)，所述測量吊架18設(shè)于所述底樓空間的頂板上，所述測量坐標(biāo)基準(zhǔn)點19設(shè)于所述底樓空間側(cè)壁上，所述測量高程基準(zhǔn)點20設(shè)于所述底樓空間的地面上，所述激光靶標(biāo)9位于所述切口環(huán)3內(nèi)。所述測量儀用于通過所述激光標(biāo)靶發(fā)出的激光，并參考測量坐標(biāo)基準(zhǔn)點和測量高程基準(zhǔn)點，確定掘進(jìn)位置和方向。
[0148]所述液電動力裝置至少包括與所述刀盤連接的電動機(jī)和變頻器，與所述螺旋輸送機(jī)連接的電動機(jī)和變頻器，與所述運(yùn)輸小車連接的電動機(jī)。
[0149]所述液電動力裝置還包括與所述若干液壓頂推油缸連接的油缸驅(qū)動裝置。
[0150]所述液電動力裝置還可以包括驅(qū)動出土閘門的液壓千斤頂(油缸)、驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)拼裝機(jī)的液壓泵站、液壓千斤頂(油缸)以及電動機(jī)等等。
[0151]綜上，本發(fā)明一方面采用了實物仿真，另一方面則采用計算機(jī)仿真，構(gòu)成了一種組合仿真理念下的盾構(gòu)機(jī)仿真設(shè)備，具體來說，本發(fā)明引入了盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器，其中盾構(gòu)模型機(jī)用于盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)和動作的實物仿真，傳感模擬器可以模仿盾構(gòu)機(jī)的各類傳感器，模擬出施工對象和施工環(huán)境給盾構(gòu)機(jī)的反饋信息，具體來說，傳感模擬器可以對施工對象、施工環(huán)境以及施工環(huán)境和施工對象在盾構(gòu)機(jī)作用下發(fā)生的變化的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，還可以對盾構(gòu)機(jī)受到施工對象、施工環(huán)境反作用而引起自身狀態(tài)變化的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。同時，盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器之間還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸，使得仿真的結(jié)果互相影響，從而將盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)一步提高仿真的效果。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還利用一個系統(tǒng)控制臺實現(xiàn)了人機(jī)交互，使得操作人員可以在與現(xiàn)實盾構(gòu)相仿的環(huán)境下實施操作訓(xùn)練。
[0152]本發(fā)明還提供了一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真方法，包括如下步驟:
[0153]S01:操作人員通過仿真系統(tǒng)人機(jī)界面發(fā)出操作指令；
[0154]S02:系統(tǒng)控制單元接收指令，解析后將動作指令分別發(fā)給實物仿真單元和計算機(jī)仿真單元；本實施例盾構(gòu)機(jī)組合仿真方法中的實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元和系統(tǒng)控制單元的內(nèi)容與作用可以相當(dāng)于盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備中的盾構(gòu)模型機(jī)、傳感模擬器以及系統(tǒng)控制臺；
[0155]S03:所述實物仿真單元接收所述系統(tǒng)控制單元的動作指令后，據(jù)此驅(qū)動實物模型，使得所述實物模型運(yùn)行指令所要求的動作；所述實物模型中的傳感器、行程開關(guān)還將檢測到的信息反饋給所述系統(tǒng)控制單元；
[0156]所述計算機(jī)仿真單元對所述系統(tǒng)控制單元的動作指令進(jìn)行物理量、開關(guān)量和幾何量的仿真運(yùn)算，通過幾何量的仿真可以模擬盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化，通過物理量的仿真可以模擬盾構(gòu)機(jī)、施工對象、施工環(huán)境的物理狀況變化，并將運(yùn)算結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制單元；
[0157]本實施例所稱仿真模擬主要是指反饋數(shù)據(jù)的模擬生成，不包括盾構(gòu)機(jī)、施工對象、施工環(huán)境和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化等的模擬展示。在本實施例中，實物模型的傳感器、行程開關(guān)及其用途都是常規(guī)的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以僅僅憑借其名稱得到若干方案。舉例來說，實物模型的傳感器可以包括:
[0158]推進(jìn)油缸伸出長度傳感器:安裝在推進(jìn)油缸上；
[0159]管片拼裝機(jī)轉(zhuǎn)動角度傳感器:安裝在管片拼裝機(jī)上。
[0160]實物模型的行程開關(guān)可以包括:
[0161]推進(jìn)油缸伸出限位開關(guān):安裝在推進(jìn)油缸上；
[0162]管片拼裝機(jī)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)限位開關(guān):安裝在管片拼裝機(jī)上；
[0163]管片拼裝機(jī)上升、下降限位開關(guān):安裝在管片拼裝機(jī)上；
[0164]管片拼裝機(jī)前伸、后縮限位開關(guān):安裝在管片拼裝機(jī)上；
[0165]運(yùn)輸小車前進(jìn)、后退限位開關(guān):安裝在運(yùn)輸小車上。
[0166]此外，所述計算機(jī)仿真單元還根據(jù)所述系統(tǒng)控制單元的動作指令所要求動作的時序關(guān)系，以及用戶預(yù)設(shè)的事件規(guī)則，進(jìn)行事件邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算得到的開關(guān)量反饋給系統(tǒng)控制單元；其中，所述時序關(guān)系是指有些動作之間在“誰先做、誰后做”上的規(guī)定，違反規(guī)定的就判為違規(guī)，就要報警或禁止它；所述事件邏輯運(yùn)算是指按規(guī)定條件(時序關(guān)系也是一種條件。規(guī)定條件也稱為事件規(guī)則)進(jìn)行布爾運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果是1或0的開關(guān)量，以判斷某個事件是否發(fā)生。例如:如果“電機(jī)實時扭矩> 電機(jī)最大扭矩”，則判斷電機(jī)過載；
[0167]S04:所述系統(tǒng)控制單元接收所述實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，完成一輪閉環(huán)運(yùn)算，修正下一步動作的控制參數(shù)，以及將要發(fā)出的下一步動作指令；其中，閉環(huán)運(yùn)算即閉環(huán)控制，是自動控制技術(shù)的基本術(shù)語之一。閉環(huán)控制是指，發(fā)出控制指令后，跟蹤檢測指令執(zhí)行的效果，根據(jù)效果修正下一步指令，其流程構(gòu)成一個閉合的回路，所以稱為閉環(huán)控制或運(yùn)算。與其對應(yīng)的是開環(huán)控制，即只發(fā)出指令，對指令執(zhí)行效果不檢測，或者檢測了也不用于控制。
[0168]同時，所述系統(tǒng)控制單元將計算機(jī)仿真單元反饋的信息傳輸?shù)剿鰧嵨锓抡鎲卧鰧嵨锓抡鎲卧獡?jù)此進(jìn)行運(yùn)行；實物仿真單元運(yùn)行時的定位、限位，有的要靠傳感器或行程開關(guān)發(fā)出的信號。其中有的出于實物仿真單元中的實物模型本身的原因，實際沒有安裝相應(yīng)的部件，就要利用傳感模擬器發(fā)出的信號。例如，對電機(jī)過載的仿真，因為實物模型不會過載，所以需要模擬設(shè)備過載情況時，就由計算機(jī)仿真單元發(fā)出過載信號，實物仿真單元中的實物模型再根據(jù)該信號進(jìn)行運(yùn)行；又如，實物模型不會也不允許側(cè)滾，需要模擬對側(cè)滾的糾偏功能時，就由計算機(jī)仿真單元發(fā)出側(cè)滾角度數(shù)據(jù)，等等。所以，實物仿真單元的部分功能需要計算機(jī)仿真單元反饋的信息，并受其影響。
[0169]所述系統(tǒng)控制單元還將實物仿真單元反饋的信息轉(zhuǎn)發(fā)給計算機(jī)仿真單元，使得所述計算機(jī)仿真單元修正仿真的誤差。[0170]S05:系統(tǒng)控制單元將實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，以及閉環(huán)運(yùn)算的結(jié)果，通過人機(jī)界面反饋給操作人員。
[0171]S06:重復(fù)步驟SOl至S05，進(jìn)行其他動作的操作仿真。
【權(quán)利要求】
1.一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:包括:盾構(gòu)模型機(jī)，用以對盾構(gòu)機(jī)和盾構(gòu)機(jī)的動作進(jìn)行實物仿真；傳感模擬器，用以對盾構(gòu)機(jī)的傳感器進(jìn)行計算機(jī)仿真，模擬施工對象和施工環(huán)境對盾構(gòu)機(jī)動作的反饋信息，以及盾構(gòu)機(jī)自身的狀態(tài)變化信息；系統(tǒng)控制臺，分別與所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器連接，用以供操作人員進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的模擬操作，還用以實現(xiàn)操作人員、所述盾構(gòu)模型機(jī)和傳感模擬器三者之間數(shù)據(jù)的交互反饋。
2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述系統(tǒng)控制臺至少包括供操作人員實現(xiàn)模擬操作的控制臺觸摸屏和控制臺操作板以及總控處理系統(tǒng)；所述總控處理系統(tǒng)包括:系統(tǒng)總控模塊，用以根據(jù)所述控制臺觸摸屏和控制臺操作板的輸入信息，生成動作指令；數(shù)據(jù)管理模塊:用于存儲和管理盾構(gòu)機(jī)仿真施工的設(shè)備性能參數(shù)、施工控制參數(shù)和仿真運(yùn)算參數(shù)；組合仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)總控模塊生成的動作指令、所述數(shù)據(jù)管理模塊存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)以及所述傳感模擬器和盾構(gòu)模型機(jī)反饋而來的數(shù)據(jù)生成動作仿真和施工仿真指令；以及數(shù)據(jù)通訊模塊，用以實現(xiàn)所述組合仿真模塊與傳感模擬器以及盾構(gòu)模型機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。`
3.如權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述控制臺操作板設(shè)在一個立式控制箱內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述傳感模擬器包括:模擬器數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸；模擬器數(shù)據(jù)庫模塊，用以保存仿真算法參數(shù)和仿真運(yùn)算結(jié)果；幾何量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中幾何量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；物理量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中物理量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；開關(guān)量仿真模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真指令以及所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真施工中開關(guān)量的仿真，并將仿真結(jié)果反饋至所述系統(tǒng)控制臺和模擬器數(shù)據(jù)庫模塊；仿真參數(shù)設(shè)置模塊，用以供操作人員輸入和修改所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的仿真參數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述傳感模擬器還包括教學(xué)管理模塊，用以對教學(xué)情況進(jìn)行記錄和分析，將記錄與分析結(jié)果存儲于所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中，并供相關(guān)人員查看。
6.如權(quán)利要求4或5所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊還用以保存系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄；所述傳感模擬器還包括數(shù)據(jù)庫管理模塊，用以供相關(guān)人員對所述模擬器數(shù)據(jù)庫模塊中的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行記錄和教學(xué)作業(yè)記錄進(jìn)行查閱、修改和刪除。
7.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述盾構(gòu)模型機(jī)通過一個模型機(jī)控制系統(tǒng)與所述系統(tǒng)控制臺連接，所述模型機(jī)控制系統(tǒng)包括:模型機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊，與所述系統(tǒng)控制臺連接，用以實現(xiàn)與所述傳感模擬器以及系統(tǒng)控制臺之間的數(shù)據(jù)傳輸；掘進(jìn)控制模塊；用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)的掘進(jìn)動作指令；注液控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的模擬注漿裝置和模擬注水裝置的注液動作指令；小車控制模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的運(yùn)輸小車的運(yùn)輸動作指令；管片拼裝模塊，用以根據(jù)所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出的動作仿真和施工仿真指令生成所述盾構(gòu)模型機(jī)中的管片拼裝機(jī)的拼裝動作指令；以及液電驅(qū)動模塊，用以根據(jù)所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作。
8.如權(quán)利要求7所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述模型機(jī)控制系統(tǒng)還包括安全控制模塊，用以檢測·所述掘進(jìn)控制模塊、注液控制模塊、小車控制模塊和管片拼裝模塊生成的掘進(jìn)動作指令、注液動作指令、運(yùn)輸動作指令、拼裝動作指令，若無誤，根據(jù)無誤的動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若有誤，向所述系統(tǒng)控制臺發(fā)出警報信息，并根據(jù)有誤的指令判斷是否適于實施指令；若適于實施，則依舊根據(jù)動作指令驅(qū)動所述盾構(gòu)模型機(jī)實施動作，若不適于實施，則終止驅(qū)動。
9.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述盾構(gòu)模型機(jī)包括液電動力裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置，所述液電動力裝置分別與所述系統(tǒng)控制臺和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置連接。
10.如權(quán)利要求9所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置包括沿水平方向依次布置模擬真實盾構(gòu)機(jī)出洞的洞門、發(fā)射架和平臺。
11.如權(quán)利要求10所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述發(fā)射架上沿水平方向依次設(shè)有盾殼和管片，所述盾殼由切口環(huán)、支撐環(huán)和盾尾組成，所述切口環(huán)的后端與所述支撐環(huán)的前端連接，所述支撐環(huán)的后端與所述盾尾的前端連接，所述盾殼上設(shè)有供觀察盾殼內(nèi)部機(jī)構(gòu)的盾殼觀察窗，所述平臺上設(shè)有反力架、臺車和運(yùn)輸小車。
12.如權(quán)利要求11所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括大刀盤、螺旋輸送機(jī)、管片拼裝機(jī)、雙梁、支撐桿、皮帶輸送機(jī)和單梁，所述切口環(huán)內(nèi)的空間通過一個胸板分隔成前、后兩部分，前部分空間中靠近所述洞門的位置設(shè)有所述大刀盤，前部分空間中所述大刀盤與胸板之間的空間為土倉，所述螺旋輸送機(jī)的前端安裝在所述切口環(huán)內(nèi)，所述支撐環(huán)內(nèi)部裝有經(jīng)簡化改進(jìn)的所述管片拼裝機(jī)，所述盾尾的后端與所述管片連接，所述雙梁的前端與所述支撐環(huán)連接，所述雙梁的后端與所述臺車相連，所述管片通過一個支撐桿與所述反力架連接，所述臺車上安裝有一個皮帶輸送機(jī)，所述臺車頂部安裝有單梁，所述單梁和雙梁上均裝有用于管片吊運(yùn)的起重機(jī)。
13.如權(quán)利要求11所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置，所述液壓推進(jìn)和復(fù)位裝置包括若干個液壓推進(jìn)油缸和位于所述臺車上且與所述液壓推進(jìn)油缸連接的液壓泵站，所述液壓推進(jìn)油缸一端與所述支撐環(huán)連接，另一端與所述管片連接，所述若干液壓頂推油缸包括無動力模型油缸與至少兩個真實油缸。
14.如權(quán)利要求11所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一個模擬注漿裝置，所述模擬注漿裝置包括模擬注漿管、注漿泵、泥漿箱，所述泥漿箱和所述注漿泵連接，且均設(shè)于所述臺車上，所述模擬注漿管以LED光帶制作，所述模擬注漿管的一端與所述注漿泵和泥漿箱連接，另一端依次穿過所述管片、盾尾、支撐環(huán)，連通至設(shè)于所述支撐環(huán)外側(cè)表面的注漿套。
15.如權(quán)利要求11所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置還包括一套模擬注水裝置，所述模擬注水裝置包括模擬注水管、注水泵和水箱，所述注水泵和所述水箱設(shè)于所述臺車上，所述模擬注水管以LED光帶制作，所述模擬主水管的一端與所述注水泵和水箱連接，另一端依次穿過所述管片、盾尾、支撐環(huán)、切口環(huán)，連通至所述土倉和刀盤。
16.如權(quán)利要求12所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述液電動力裝置至少包括與所述刀盤連接的電動機(jī)和變頻器，與所述螺旋輸送機(jī)連接的電動機(jī)和變頻器，與所述運(yùn)輸小車連接的電動機(jī)。
17.如權(quán)利要求13所述的盾構(gòu)機(jī)組合仿真設(shè)備，其特征在于:所述液電動力裝置還包括與所述若干液壓頂推油缸連接的油缸驅(qū)動裝置。
18.一種盾構(gòu)機(jī)組合仿真方法，其特征在于:包括如下步驟:501:操作人員通過仿真系統(tǒng)人機(jī)界面發(fā)出操作指令；502:系統(tǒng)控制單元接收指令，解析后將動作指令分別發(fā)給實物仿真單元和計算機(jī)仿真單元；503:所述實物仿真單元接收所述系統(tǒng)控制單元的動作指令后，據(jù)此驅(qū)動實物模型，使得所述實物模型運(yùn)行指令所要求的動作；所述實物模型中的傳感器、行程開關(guān)還將檢測到的信息反饋給所述系統(tǒng)控制單元；所述計算機(jī)仿真單元對所述系統(tǒng)控制單元的動作指令進(jìn)行物理量、開關(guān)量和幾何量的仿真運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制單元；此外，所述計算機(jī)仿真單元還根據(jù)所述系統(tǒng)控制單元的動作指令所要求動作的時序關(guān)系，以及用戶預(yù)設(shè)的事件規(guī)則，進(jìn)行事件邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算得到的開關(guān)量反饋給系統(tǒng)控制單元；504:所述系統(tǒng)控制單元接收所述實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，完成一輪閉環(huán)運(yùn)算，修正下一步動作的控制參數(shù)，以及將要發(fā)出的下一步動作指令；同時，所述系統(tǒng)控制單元將計算機(jī)仿真單元反饋的信息傳輸?shù)剿鰧嵨锓抡鎲卧?，所述實物仿真單元?jù)此進(jìn)行運(yùn)行；所述系統(tǒng)控制單元還將實物仿真單元反饋的信息轉(zhuǎn)發(fā)給計算機(jī)仿真單元，使得所述計算機(jī)仿真單元修正仿真的誤差。505:系統(tǒng)控制單元將實物仿真單元、計算機(jī)仿真單元反饋的信息，以及閉環(huán)運(yùn)算的結(jié)果，通過人機(jī)界面反饋給操作人員。506:重復(fù)步驟SOI至S05，·進(jìn)行其他動作的操作仿真。
【文檔編號】G06F17/50GK103714214SQ201310746002
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王云飛, 潘南明, 許勇, 應(yīng)建華, 陳建民, 程遠(yuǎn)程, 周興大 申請人:上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司, 威英軟件（上海）有限公司